超声波使生物打印组织中的活细胞对齐

“但其中一个挑战是如何组织打印出来的细胞，使工程组织更接近于自然组织。“我们现在已经开发了一种叫做超声波辅助生物制造(UAB)的技术，它可以让我们在生物打印过程中在三维矩阵中排列细胞。例如，这使我们能够创造一个与病人最初的半月板更相似的膝关节半月板。到目前为止，我们已经能够对一系列工程肌肉骨骼组织的细胞进行排列。”

为了排列细胞，研究人员建造了一个超声波室，超声波可以穿过生物打印机打印活细胞的区域。这些超声波沿一个方向传播，然后反射回它们的源，形成“驻波”。声波有效地将细胞排成一行，这一行与超声波和反射波交叉的区域一致。“我们可以通过控制超声参数，如频率和振幅，来控制细胞的排列特征，”Shirwaiker说。

为了证明UAB技术的可行性，研究人员创造了一个膝关节半月板，细胞排列在半月板上，就像它们在自然半月板上一样。Shirwaiker说:“在整个组织中，我们能够一层一层地控制打印细胞的排列。”“我们还展示了以对韧带和肌腱等其他整形软组织特别重要的方式排列细胞的能力。”

研究人员还发现，超声波参数的一些组合会导致细胞死亡。Shirwaiker说:“这很重要，因为它让我们清楚地了解我们可以做什么来提高组织性能，以及为了保存活细胞需要避免什么。”为此，研究人员创建了计算模型，允许用户在开始生物制造过程之前预测任何给定参数的性能。

UAB技术的另一个好处是它相对便宜。Shirwaiker说:“安装超声波设备需要一次性的成本——它可以使用现成的技术。”“在那之后，超声波组件的手术成本就可以忽略不计了。UAB技术可以与大多数现有的生物打印技术结合使用。我们正在申请UAB技术的专利，目前正在寻找行业合作伙伴帮助我们探索商业化。”